DE2758340A1

DE2758340A1 - Hydrostatische stellvorrichtung

Info

Publication number: DE2758340A1
Application number: DE19772758340
Authority: DE
Inventors: Hans Wilhelm Ing Grad Haefner
Original assignee: PFISTER WAAGEN GmbH
Current assignee: Pfister GmbH
Priority date: 1977-12-27
Filing date: 1977-12-27
Publication date: 1979-07-05
Also published as: JPS54101041A; FR2413606B1; IT7852427A0; CA1106338A; GB2011350A; JPS6329209B2; IT1192319B; JPH0427439B2; FR2413606A1; JPS63120995A; US4213509A; DE2758340C2; GB2011350B

Description

Anlage zum Patentgesuch der - 5 - ^* H 77/92

Pfister-Vaagen GmbH, Augsburg Gr/\lr

vom 12.12.1977

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Stellvorrichtung, insbesondere zur Verstellung unter Last.

Es ist bereits eine hydrostatische Stellvorrichtung zur Unterstützung einer hydrostatischen Lagerstelle für rotierende, insbesondere schwere Kaschineiiteile bekannt, bei welcher der Lagerhub über eine hydraulisch beaufschlagbare Stütztnembrane in 33lastungsrichtung nachgestellt werden kann. (DOS 26 04 889)

Dies© Vorrichtung ist in ihrer Anwendbarkeit vorzugsweise auf den Ausgleich von Lagerluft beschränkt und weist dementsprechend einen sehr kurzen Stellweg auf. Vfeitere Nachteile ergeben sich aus dem Fehlen einer Anzeigevorrichtung für den Stellweg, aus der Anfälligkeit der Membran gegen Zerstörung sowie schließlich durch ungenügendes Dämpfungsverhalten der Vorrichtung, insbesondere bei Stoßbelastung.

Die Aufgabe der Erfindung besteht demnach darin, bei einer hydrostatischen Stellvorrichtung die genannten Nachteile der bekannten Vorrichtung zu überwinden. Insbesondere soll die Stellvorrichtung einen größeren Stellweg ausführen können, die Vorrichtung soll dadurch außer zur Unterstützung von

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Lagern für ein erheblich breiteres Anwendungsgebiet geeignete Voraussetzungen aufweisen., sie soll im Bedarfsfall eine möglichst genaue Anzeige des Stellweges ermöglichen, ein optimales DärapfungKverhalten auch bei Stoßbelastung aufweisen, und sie soll insbesondere keine Bauelemente enthalten, welche unter schwierigen Betriebsbedingungen zum Bruch oder zum Versagen der Funktion führen können. Insgesamt soll also die neue Vorrichtung unkompliziert, preisgünstig, vielseitig verwendbar, robust und funktionell sowie bezüglich des Dämpfungsverhaltens optimal sein.

Diese Aufgabe vird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mindestens einen Kraft-Zerl&gungskeil aufweist, der über ein unter Druck zugeführtss fluides Arbeitsmedium in Wirkungsverbindung mit vorzugsweise einem Paar von Gleitflächen aufweisenden Stützelementen steht, sowie mindestens ein Stellglied aufweist, und daß der Keil und das Stellglied in Reihe als Lastkette angeordnet sind, und daß mindestens ein Stützelement und das dam Keil entgegengesetzte Ende der Lastkette in definiertem Abstand voneinander fest angeordnet sind.

Der besondere Vorteil dieser erfindungsgemäß mit einem Kraftzerlegungskeil sowie einem Stellglied ausgestatteten Stellvorrichtung besteht darin, daß die unkomplizierte, seit

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Menschengedenken für alle erdenklichen Arbeiten genutzte Wirkungsweise des Keiles in funktioneller Verbindung mit den Vorzügen eines praktisch reibung=slos arbeitenden hydrostatischen Gleitlagers, und verbunden mit dem Stellglied, ein neues Maschinenelement ergibt, welches sich durch folgende Verzüge auszeichnet:

absolut unkompliziert in Aufbau und Funktion, verwendbar bis zu den denkbar höchsten Lasten,

- praktisch reibungsfrei im Betrieb, annähernd wartungsfrei,

- geeignet für größere Stellwege,

- adaptionsfähig an eine Vielzahl von Aufgaben,

und Vorrichtungen,

mit Stellweg-Anzeige ausrüstbar,

- optimales Dämpfungsverhalten aufweisend,

- für vielseitige Verwendungen geeignet,

nach dem Baukastenprinzip aus Normen-Bauteilen in verschiedenen Baureihen und Typensprüngen zu kompletten Funktionseinheiten kombinierbar,

- durch verschiedene Keilwinkel variabel einstellbare Verhältnisse der Kraft-Zerlegungs-Komponenten möglich.

In Ausgestaltung der Vorrichtung ist die Lastkette mit einer Kraftmeßeinrichtung ausgestattet.

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Diese Kaßneiirae hat besondere Vorteile, insbesondere im Zusammenhang mit der Kraftzerlegungs-Eigenschaft des hydrostatischen Keiles ο Denn dadurch kann beispielsweise eine Last in ihre Komponenten im Verhältnis zum Beispiel 1 : 10 oder 1 : 100 oder 1 : 1000 unter anderes zerlegt v/erden, wobei die 2ur Stellbewegung und Kraftmessung benötigte Kraftkcmponente im Verhältnis zur Hauptlast um diese Verheltniszahl verringert wird, ohne daß hierdurch die geringste meßbare Urlgenauigkeit auftritt, weshalb die Kraftnisßeinrichtung im Verhältnis zur gemessenen Kraft erheblich kleiner und dadurch auch billiger ,'•:ein kann. Dadurch wird dies-:? Er aftnieß einrichtung infolge ihres u:· das Verhältnis der Kraftzerlegung verringerten Meßwertes iiiit wirtschaftlichen, Üblichen Prüfvorrichtungen prüfbar.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß die Lastkette eine Anzahl von mindestens zwei_s vorzugsweise mehreren. Keilen sowie S üützelen^enten aufweist.

Mit dieser Ausgestaltung ergibt sich der besondere Vorteil, daß eine große Einzellast ohne Schwierigkeiten in eine Anzahl von Teil-Lasten, unterteilt werden kann, wobei die Teil-Lasten von jeweils einem Glied der Lastkette, bestehend aus einem Kraftzerlegungskeil und einem Paar zugehöriger Stützelemente, aufgenommen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß das Stellglied und/oder ein Keil mit Mitteln zur Anzeige des Stellweges ausgestattet ist.

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Eine solche Ausgestaltung durch Anzeigemittel für den Stellweg ist deswegen von so erheblichem Vorteil, weil der konische Keil die funktionelle Eigenschaft hat, mit der Zerlegung der !".raft auch eine Übersetzung des Weges im gleichen Verhältnis der Kraftkomponenten durchzuführen. Beispielsweise zerlegt ein Keil mit der Konizität 1 : 10 Kraft und Weg im umgekehrt proportionalen Verhältnis«

Bsi einer Anzeigeskala für den ^eg würde einer Bewegung dieses Keiles uxii 10 mm ein Stellv:eg der Vorrichtung senkrecht zu diesem Weg um einen Millimeter entsprechen. Infolgedessen ergibt in Falle dieses Beispieles eine Weganzeige an einer Skala für die horizontale Bewegung des Keiles eine um den Faktor 10 genauere Angabe der; ausgeführten Stallweges der Vorrichtung.

In Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen, daß der Antrieb des Stellgliedes wahlweise mechanisch, elektromotorisch, hydromctorisch oder durch eine beliebige andere motorische Einrichtung erfolgt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist weiter vorgesehen, daß mindestens zwei Keile über ein Arbeitsmedium und Gleitflächen in Wirkungsverbindung miteinander stehen.

Dabei besteht eine der möglichen Ausführungen darin, daß die Keile in annähernd senkrechten Ebenen miteinander in Wirkungsverbindung stehen. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß die Kraftzerlegungswirkung der beiden Keile sich multipliziert.

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Venn nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Keils in annähernd parallelen Ebenen in Wirkungsverbindung stehen, dann hat dies Qe nach Konizität eines jeden Keiles, beispielsweise bei gleichen Konus-Winkeln und einem entsprechenden Arbeitsweg Jedes Keiles, eine Verdoppelung des Stellweges der Vorrichtung zur Folge.

\leiyn jedoch die Keile verschiedene Konus-Winkel aufweisen, beispielsweise 1 ; 10 / 1 : 100, dann ergeben sich verschiedene Stellwege und tntf.ipreche.nde Stollkräfte mit entsprechenden Übersetzungsverhältnissen.

Bei einer solchen Vorrichtung ist es vorteilhaft, wenn die Koil-Winkel und die Maßstäbe der :;inera Keil zugeordneten Wege-Ske.len einander entsprechen.

Und schließlich ist es vorteilhaft wenn, wie an sich bekannt, mindestens ein Stützelement auf der der Gleitfläche abgekehrten Seite schwenkbeweglich, vorzugsweise in einem Kugelgelenk gelagert ist.

Durch die hiermit erzielte Taumelbeweglichkeit eines Stützelementes wird erreicht, daß die Gleitflächen über ihre gesamte tragende Fläche gleichmäßig belastet v/erden und insbesondere ein Kippen bzw. Verecken derselben vermieden wird.

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Mit der Vorrichtung nach der Erfindung ergeben sich besondere Vorteile durch die Anwendung auf die Verstell- und Kraftmeßeinrichtung eines WeIzengerüstes.

Bei einem Walzengerüst, beispielsweise zum Kaltwalzen von Bandstahl wie zum Beispiel Karosserieblech, wird die Einhaltung von Dicke-Toleranzen im Bereich von 1/10 bis 1/100 mm gefordert. Die Walzenpaare arbeiten dabei mit Drücken in der Größenordnung von einigen 100 Tonnen. Die üblichen Sinstel!vorrichtungen für den Walzenabstand benutzen große Spindeln, bzw. hydraulische Stellvorrichtungen. Eine Adjustierung des Walzenspaltes beispielsweise um 1/10 mm ist bei einer derartigen Einrichtung kaum zu gewährleisten. Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, beispielsweise mit einem Stellkeil 1 : 1000 durch eine Keilverschiebung von 10 mm eine Spaltweitenadjustierung von 1/100 mm exakt einzustellen. Dabei wird durch die Kraftzerlegung darüberhinaus erreicht, daß die Stellkraft für den Keil bei dem gewählten Lastfall von 10.000 kg nur 100 kg beträgt .

Eine solche Einrichtung besitzt weiterhin den unvergleichlichen Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, daß der Arbeitsdruck des eingestellten Walzenlagers auf unkomplizierteste Weise, beispielsweise mit einer Druckmeßdose, gemessen werden kann, wenn diese in der Lastkette zwischen dem Bewegungsglied und

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dem Keil eingeschaltet ist. Dabei ist es vollauf genügend, wenn deren Anzeigebereich beispielsweise 0 bis 250 kg beträgt und der aufgenommene Wert im Anzeigegerät mit dem Faktor 1000 multipliziert wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich durch die Anwendung auf eine hydrostatische Lagerung, vorzugsweise eine aus mehreren Einzel.3 agern bestehende Lagerung eines schweren Rotationskörpers mit großem Durchmesser.

Wenn hier, wie im Anwendungcfall des W^lzengerüstes, Eraftmeßeiurichtungen in der Lastkette angeordnet sind, kann die auf jedes einzeln;? Lager wirkoncla Kraft während des Betriebes gemessen werden.

»ierin darüberhinaus beispielweise die Keile j^des einzelnen Lagers mit hydraulischen Stellgliedern ausgestattet sind, welche mit einer gemeinsamen Druckquelle in Verbindung stehen, so kann durch diese Anordnung erreicht werden, dälPUngenauigkeit im Rundlauf des Rotationskörpers durch die Beweglichkeit der Keile ausgeglichen wird, wobei in solchem Falle auto matisch die Wirkung eintritt, daß eine gleichmäßige Verteilung der radialen Kräfte auf jedes der einzelnen Lager gewährleistet ist, und daß Abweichungen des gelagerten Körpers vom Rundlauf vollautomatisch kompensiert werden.

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Ein v/eiterer Vorteil ergibt sich durch die Anwendung der Erfindung auf eine vorzugsweise mit Druck oder Zug arbeitende Prüfeinrichtung, vorzugsweise eine Material-Prüfeinrichtung. Bekannt sind beispielweise Prüfeinrichtungen für Meßwertgeber, insbesondere zu deren eichamtlicher Eichung, in Form von sogenannten "Belastungstürmen". Der Aufwand für derartige Einrichtungen ist gigantisch. Solche Belastungstürrae benötigen, mn von djTiaiin.sehen Einflüssen der Umwelt unabhängig zu sein, voll isolierte Fundamente mit einigen hundert Tonnen Kasse, die Türme selbst müssen bei Höhen b.i.s zu 30 m eine hoho Steifigkeit aufweisen und sollen darüberhinaus auch noch eine hohe Klgendäppfunti besitzen. Diese extremen Forderungen führen in o.er Praxis zu exorbitant; aufwendigen Betuvsrken, deren Kosten i.i Millioncnhöhe .-.-.nfallen, und im Grunde genommen in keinem vsrnüftigen Verhältnis zur eigentlichen Msßaufgabe mehr stehen.

Mit einer Vorrichtung nach der Erfindung kann dieser Aufwand auf einen geringen Bruchteil dessen reduziert werden. Ein anderer Anwendungsfall für erfindungsgemäße Stellvorrichtungen ergibt sich im weiten Gebiet der· Materialprüfung beispielsweise bei einer Vorrichtung für die Wurfeldruckprobe. 3ei kinematischer Umkehr, beispielsweise durch ein Zug-Joch, kann die Stellvorrichtung auch in Vierk st off prüf maschinen Verwendung finden, bei welchen zum Beispiel Zerreißproben durchgeführt werden.

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Eine besonders zweckmäßige und vorteilhafte Anwendung der Erfindung ergibt sich bei vorzugsweise langen Waagbrücken. Solche Viaagbrücken werden beispielsweise bei sogenannten Baustellen-Fahrzeugwaagen benötigt, bei welchen zum Beispiel komplette Züge von Schv;erl&stf ahrzeugen mit Anhängern gewogen werden. Nicht selten haben solche Waagbrücken eine Länge bis zu 30 Metern und mehr.

Die Erfindung ist in ihrer¹ Anwendung hier besonders sinnfällig und. vorteilhaft_s weil o.vfIndungcgemäß die Waagbrücke auf eine aus oiner Vielzahl von einzelnen Stellvorrichtungen zusammengesetzte Lastkette aufgelegt werden kann. Beispielsweise kann eine Anordnung getroffen sein, bei welcher im Abstand von jeweils einigen Metern ein Paar von Stützelementen mit je einem Keil in der Lastkette angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eir.e sehr viel leichtere Konstruktion für die eigentliche Waagbrücke, und es werden erhebliche Kosten gespart. Weitere Vorteile sind ein» extrem niedrige Bauhöhe und ein optimales Dämpfungsverhalten der Fahrzeugwaage.

Ein anderer Anwendungsfall der Erfindung als Wiegevorrichtung für extrem schwere Einzelobjekte ergibt weitere Vorteile.

■--Groß enordnung^ Solche Einzelobjekte mögen in eine?"'von einigen 100 bis einigen 1000 Tonnen Gewicht vorliegen.

Dabei kommt der Vorrichtung in diesem besonderen Fall der Vorteil zugute, daß die Empfindlichkeit einer mit der Vorrichtung ausgestatteten Wiegeeinrichtung im Gegensatz zu anderen Wiege-

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vorrichtungen nach dem Stand der Technik von der Größe der sogenannten "Vorlast" oder "Totlast" unabhängig ist. Die Erfindung eröffnet in dieser Hinsicht Anwendungsmöglichkeiten in einem technischen Neuland, die bisher für unvorstellbar gehalten wurden. Beispielsweise wäre es möglich, einen kompletten Hochofen mit dem gesamten Fundament bei einem Gesamtgewicht von einigen tausend Tonnen auf eine Vielzahl von Stellvorrichtungen nach der Erfindung aufzusetzen, um während des Betriebes dessen Inhalt über das Gewicht zu erfassen und zugleich eine Nivellierung des Objektes über die Stellvorrichtungen durchzuführen.

.Andere ähnlich gelagerte Anwendungsbeiapiele wären vor stellbar, zum. Beispiel die Auflage beispielsweise eines Großsilos für Zementroamelil mit einigen 1000 Tonnen Inhalt, um über die Go-:icatKveränderung eine Betriebskontrolle zu erhalten, wie sie bisher nicht möglich war.

Auf die gleiche Weise ließe sich beispielsweise euch der FiAllungsgrad eines Drehrohrofens für ein Zementwerk oder der FülXung.sgrad einer großen Rohrmühle mit Hilfe des Gewichtes laufend überwachen.

Da die Vorrichtung nach der Erfindung praktisch reibungslos, das heißt, defacto mit mathematisch unendlich kleiner Reibung arbeitet, ist deren Anzeigegenauigkeit bis zu den größten vorstellbaren Gewichten innerhalb derjenigen Toleranzen exakt, welche durch das Auflösungsvermögen des Anzeigegerätes gerade noch gegeben sind.

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Infolge diese?." außergewöhnlichen und überraschenden Eigenschaften ergibt sich ein Sonderfall dadurch, daß das schwere Objekt vorzugsweise gleichlastig auf einer größeren Anzahl von hydrostatischen Stellvorrichtungen nach der Erfindung gelagert ist.

Um eis anschauliches Beispiel, einen durchaus als realistisch denkbaren Anvend.ungsfall Vieranzuziehen, könnte men sich vorstellen, d^3 mit der Erfindung das Fundament eines Gebäudes e/ufgexarig:^ und mit geeignete:?. Maßnahmen zur Senirechtatellung gebrecht vierden könnte.

IΓί folgfcrjo.e-n v-'ird die T?rf.:' r.dung anband von in der Zeichnung dargestellten Auslühruiigoboi^pielen näher erläutert. Ss zeigen;

Fig. 1 eino h3^rdi"ostatische Stellvorrichtung mit einer Lastkette - Keil/Stellglied/Kraftmeßeinrichtung, teils im Schnitt,

Fig. 2. die gleiche Vorrichtung in geänderter Anordnung Keil/ Stellglied, ebenfalls zum Teil im Schnitt,

Fig. 3 eine Vorrichtung zum Prüfen und Eichen von elektronischen Meßwertgebern, in Seitenansicht,

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ίΆ^.ι^ eine Vorrichtung zur Durchführung von Würfeldruckproben, in Seitenansicht,

Fig. 5 eine andere Prüfeinrichtung, zum Eeispiel für EIastisitätsmessungen, in Seitenansicht,

£1äjl_§ eine Einstellvorrichtung für ein Walzengerüst, teils in Seitenansicht, teils im Schnitt,

FjUc_-. 7 das Fv.r-ktionsprinzip einer hydrostatischen Lagerung

für einen Rotationskörper von großem Durchmesser mit Me£- und Ausgleichseinrichtung, teils im Schnitt,

Fv;\_8 eine Bc-ustellcurwaago -rJLt· einer Anzahl von hydrostatischen Stellvorrichtungen in einer Lastkette, teils in Ansicht, teils im Schnitt,

O-jIi-2 eine große Einzellast, zum Beispiel einen Hochofen auf hydrostatischen Stellvorrichtungen, in Seitenansicht,

Fig. 10 eine Doppelkeil-Anordnung im Schnitt.

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Nach Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Stellvorrichtung den Keil 1, welcher zwischen den beiden Stützelement©)! 2 und 3 beweglich angeordnet ist. Dieso Stützelemente 2 und 3 weisen die Gleitfläche«. 4 und 5 auf, auf denen der Keil 1, auf einem Flüssigkeitsfilin schwimmend,, reibungslos gleitet. Der Flüssigkeit sfilm v.^r.ird dadurch erzeugt, daß air; Arbeitsmittel Öl unter .Druck vom Anschluß 6 durch das System der Druck Ölleitung 7, 12, 12' 20 zu den GIe.It.flächen 4, 5, 8, 13, 21 gefördert wird. Die der Gleitfläche 4 gegenüberliegende Gleitfläche 8

mindestens

des Keiles 1 besitztYeine taschenförmige Ausnehmung 9» innerhalb welcher sich das Öl unter Druck ausbreiten kann. Nach Erreichen eines bestimmten Öldruckes hebt dets Öl den Keil 1 an, und tritt, durch die Spalten 10, 10' frei aus, wonach es in den Fangrillen 11, 11^s gebammelt wird und eine;a nicht dargestellten Vorratsbehälter mit Öldruckpumpe wieder aufließt. Von der Öltasche 9 gelangt das Öl durch die Leitungen 12, innerhalb des Keiles 1 einerseits in die en dessen Oberseite liegende Öltasche 9^f und andererseits zu der stirnseitigen Gleitfläche 13. Diese stirnseitige Gleitfläche 13 steht in

mindestens Wirkverbindung mit dem Stützelement 14, welches ebenfallsYeine öltasche 15 aufweist. Der Keil 1 bildet eine Lastkette über das Stützelement 14 mit dem Kraftmeßgeber 16 und dem mechanischen Stellglied 17, das im vorliegenden Beispiel eine mit dem Handrad 18 betätigte Spindel 19 umfaßt.

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Das obere Stützelement 3, welches die Last P aufnimmt, erhält auG der oberen Öltasche 9' Drucköl und leitet dieses durch die Bohrung 20 zu einer stirnseitigen Gleitfläche 21, mit welcher rieh das Stützelement 3 horizontal gegen das Führungselement 22, reibungslos, weil ebenfalls auf einem Ölfilm gleitend, abstützt.
Die Funktion der Vorrichtung ist folgende:

;>::7 γ:.ώ~ο kein Öldruck aufgebaut wird, befindet sich der Keil 1 zv/i.-oheii den beiden Stütz elementen 2, 3 unter der 'virkung der Laiit P in festem Körperschluß. Nach Einleiten des Drucköles durch den Anschluß 6 und die Leitungen 7» 12, 12' und 20 sind dio Taschen 9, 9^f sowie 15 und. 23 mit ijrucköl gefüllt. In dlase^i Zustand sind säa-tliche Gleitflächen (4, 5, 3, 8', 13» 21) voneinander abgehoben und schwingen auf einen Ölfilm. Dabei ist die Reibung eirtrem. niedrig, sie entspricht nämlich der reinen Flüssigkeitsreibung, deren Reibungsbeiwerte —-β»*· Ο gehen, sobald die Bev/egungsgeschvrindigkeit zwischen zwei durch den Ölfilm getrennten Gleitflächen unendlich klein ist.

Die im vorliegenden Fall auf den Keil 1 über die Stützelemen-

der Konizität te 2, 3 wirkende Kraft P wird von dem Keil im VerhältnisVdes Keilwinkels in eine horizontale und eine vertikale Komponente 1 : 10 zerlegt. Da der Keil 1 nach Fig. 1 eine Konizität 1 zu 10 besitzt, übt demnach die Gleitfläche 13 über den Kraftmeßgeber 16 auf das Stützelement 14 eine Kraft P/10 aus. Bei einer Bewegung des Keiles 1 mit Hilfe des Handrades 18 und der

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Spindel 19 um eine V.'&glär.ge V von beispielsweise einem Zentimeter wird demnach von der Stellvorrichtung ein Stellhub H von einem K j llimeter ει; β ge.führt.

In der Ausführung gemr.ß Fig. 2 ist der Keil 1 zwischen den Stützelement en 2 und 3 eingeordnet. Er bildet mit dem hydraulischen Stellglied 25 und dem elektronischen Debrungsstreifenmeßgeber 26 sov^ie mit ein* γ me:h.£Dj.schen Schraubspindel-Verstclleinrichtung 27 &i?>.e }.:<- Zugrichtung wirkence Lastkette. Die Funktion ist im übrig'.:?, r.e.'.'^ersigen nach Fig. Ί äquivalent.

Fig. 3 zeigt einen ^u£i.:l;^tu:ag:sturin^lf nach der Erxi;idung zum Eichen eines Kra.ftrüeßgobe-'3 J50 mit Hilfe eines Satses exaktester ?rüfgevichte 3* _t v:elche in vorliegenden Beispiel die Funktion eines Stellgliedes haben. Die Fr"dvorrichtung ist mit zwei Keilen 32, 33 ausgestattet, von denen der Keil 33 einerseits die Prüfgewichte 31 aufniiamt und andererseits eine Keßvorrich tung 3A für den Stellv.'eg aufweist. Durch Ausstattung der Keile mit verschiedenen Winkeln kann der Meßbereich der Meß einrichtung beliebig gedehnt v/erden. Die mit den Prüfgewichten 31 auf den Keil 33 einwirkende Last wird, um das Verhältnis der Konizität des Keiles 33 multipliziert, auf die Stirnseite 35 des Keiles 32 übertragen und dort nochmals, um das Verhältnis der Konizität des Keiles 32 multipliziert, auf das obere Stützelement 36 übertragen. Dieses besteht aus zwei

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Teilen, nünlioh einer unteren Kugelpfannc 37 und einer oberen ".'jre.lkalctte 37^f , welche zusammen ein Kugelgelenk 33 bilden *rvi dafür sorgen, daß die Prüflast P ohne zu ecken auf den Prüfling 30 übe:·-tr agon vrir-d. Der keil 33 stützt si oh seinerc-'its ge:ua ein Stüt/.elenent 37^!f ab, velches ebenfalls über e:In Kugelgelenk 3S' ris seitliche JCraft in den Pfosten 39 dr.? Ii3.Hchinc:"rahrien^ 40 einleitet. Die Prüfeinrichtung steht in übrigen avf eineoi Untergestell 41, welches seinerseits über F.!\ λ rinrur ^kompensator en 4?. schwingungsfrei auf den; Fundament 43 gelagert und damit frei von dyni;.!.aschen Einflüssen der UiüVielt ist.

Für -die Funktion der Prüfeinrichtung ist es erforderlich, daß das exakte Kraftzerlegungsverhältnis der Doppelkeil anordnung durch Kup-argcnaus Prüfgevrichte 31 und einen geeichten Prüfling 30 ei:i--füi' allemal ermittelt wird. Ab dann steht die Prüfeinrichtung ohne v/eiteres mit einer vjabseinflußbaren Genauigkeit für die Sichung weiterer Prüflinge 30 zur Verfügung.

Die Anordnung nach Fig. 4 stellt ein Prüfgerät zur Durchführung von sogenannten Würfeldruckproben dar. Zwischen den beiden Jochen 45, 46, ist der Prüfling 47 auf einer Stellvorrichtung 43 nach der Erfindung aufgebaut. Diese umfaßt die beiden hydrostatischen Arbeitskeile 49 und 50 sowie die Stützelemente 51, 52 und 53. Die Stützelemente 51 und 53 sind ihrerseits mit

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Kugelgelenken 51', 53' schwenkbeweglich gelagert. Eine Belastungseinrichtung mit Stellwegsanzeige umfaßt die Gelenkstange 54 und den Hebel 55, welcher in Drehpunkt 56 gelagert ist* Bas Prüfgewicht 57 ist im vorliegenden Beispiel als Schiebegewicht ausgebildet, wie in Fig. 4 schematisch angedeutet. Eine Skala 53 gibt den Stellweg der Vorrichtung 48 an, wobei gleichzeitig an einer Gewichts-Skala 57' des Schiebegewichtes 57 die zugehörige Belastung abgelesen werden kann. Die Vorrichtung nach Fig. 4 ist lediglich als 3-ystembeispiel aufzufassen, deren konstruktive Gestaltung im Rahmen entsprechender Kaschinennormen nach vielen Gesichtspunkten variiert werden kann.

Ein Beispiel für eine solche abgewandelte Bauart ist, ebenfalls rein schematisch, in Fig. 5 dargestellt. Hierbei ist der Prüfling 60 in dem Maschinengestell 61 zwischen dem Widerlager 62 und der Vorrichtung 63 nach der Erfindung eingespannt. Die Vorrichtung 63 umfaßt im vorliegenden Fall den Keil 64, den Lastgeber 65 sowie das mechanische und/oder wahlweise elektromotorische Stellglied 66 mit der Einrichtung 67 zur Anzeige des Stellweges, sowie einem Schreiber 68 für ein Last/Weg-Diagramm und einem Lastanzeigegerät 69. Zwischen dem Widerlager 62 und dem Stützelement 70 ist eine Vergleichs- und Kontroll-Mikrometer-Uhr 71 angeordnet, welche die Verformung des Prüflings 60, zum Beispiel in 1/100 mm anzeigt.

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Bei der Vorrichtung der Fig. 5 wird entsprechend ähnlichen Vorrichtungen, zum Beispiel nach Fig. 3 und 4, durch die mechanische Bewegung des Keiles 64 sowohl ein Stellweg ■—^- H als auch eine Prüflast P erzeugt.

Fig. 6 zeigt ein Beispiel der Erfindung als Stellorgan und Kraftmeßeinrichtung in einem Walzengerüst. Dabei umfaßt die Vorrichtung 73 den Keil 74, die Kraftmeßeinrichtung 75 und das Stellglied 76, im vorliegenden Falle eine hydraulische Kolben-Zylindereinheit, sowie das Grundgestell 77. Dieses dient zur Anordnung eines definierten Abstandes zwischen dem Stützelement 78 und dem entgegengesetzten Ende 76 der Lastkette = Keil/Kraftmeßeinrichtung/Stellglied. Das obere Stützelement 79 ist schweniebeweglich auf einem Kugelgelenk 80 gelagert, welches für eine Kraftübertragung ohne Verecken der Gleitflächen sorgt. Bei dem Walzengerüst, dessen Lagerzapfen 81 beispielsweise mit einer Last von einigen 100 Tonnen belastet sind, wird zunächst eine Grobvoreinstellung des Walzenspaltes mit Hilfe der Verstelleinrichtung 82, beispielsweise einer Verstellspindel, vorgenommen. Während des Betriebes wird die erfindungsgemäße Feineinstellung mit der Vorrichtung 73 vorgenommen. Dabei ergibt ein Keil zum Beispiel mit der Konizität 1/1000 die Möglichkeit, Stellwege bis zu 1/100 mm Genauigkeit einzustellen, wofür eine Bewegung des Keiles 74 in horizontaler Richtung von 10 mm notwendig ist. Der Weg wird von der Einrichtung 72 angezeigt. Hierbei beträgt die Stellkraft 1/1000 der Arbeitslast P. - 24 -

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Em weiterer signifikanter Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich mit der Anwendung der Vorrichtung 73 auf ein Walzengerüst dadurch, daß mit Hilfe der Kraftmeßeinrichtung 75 der jeweils i^ffi Arbeitszustand der Walzen herrschende Arbeitsdruck P gemessen werden kann. Auf diese Weise ist man beispielsweise bei einem Kaitwalzvorgang in der Lage, festzustellen, bei welcher Walzstufe eine Materialverdichtung von einer solchen Größenordnung eingetreten ist, daß eine Zwischenglühung zur Normalisierung des Bleches notwendig wird.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß der durch die Kraftmeßeinrichtung 75 gemessene Walzendruck P zugleich ein Maß für die proportionale elastische Dehnung des gesamten Walzengerüstes ergibt»

Hierdurch wird der Fachmann in unkomplizierter Weise bei optimaler Genauigkeit in die Lage versetzt, die schädliche dehnungsbedingte Abweichung des Walzenspaltes mit Hilfe einer Vorrichtung nach der Erfindung auszugleichen.

Fig. 7 zeigt den Anwendungsfall von Vorrichtungen 83 nach der Erfindung auf die hydrostatische Lagerung eines rotierenden Körpers von großem Durchmesser und großer Masse, beispielsweise einer Rohrmühle. Das Besondere an dieser Ausführung ist die hydraulische Verkettung zwischen den einzelnen Vorrichtungen 83, zum Beispiel durch die gemeinsame Öldruckleitung 84, an welche die einzelnen Lagerstellen 83 mit Zweigleitungen 85 angeschlossen sind. Die gemeinsame Versorgung erfolgt - wie bei hydraulischen Anlagen üblich und bekannt - durch die Pumpe 86 aus dem Vorratsbehälter 87.

Die Rücklaufleitungen des Rücklauföles von den einzelnen Lager stellen 83 zu dem gemeinsamen Olsammelgefäß 87 sind in der Prinzipzeichnung Fig. 7 nicht dargestellt, um eine unnötige Verkomplizierung des Prinzipschaubildes zu vermeiden.

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Die besondere Funktion dieser Einrichtung liegt darin, daß bei Taumelbewegungen des gelagerten Rotationskörpers infolge unvermeidlicher Exzentrizität desselben, die einzelnen Keile durch Kachfahren der Stellbewegung die Exzentrizität ausgleichen, so daß jede einzelne Lagereinheit 83 ständig mit der gleichen radialen Kraft gegen den gelagerten Rotationskörper anliegt. Der Meßwert der Kraft wird von den Lastgebern 83' auf ein beliebiges Anzeigegerät übertragen. Alternativ könnte die Nachstellung mit üblichen regelungstechnischen Mitteln, zum Beispiel nach Maßgabe der Lastanzeigen erfolgen.

Ein weiteres Anwendungsbeispiel gemäß Fig. 8 zeigt eine lange Baustellenwaage mit der Waagbrücke 90. Zur Veranschaulichung der Größenverhältnisse sind andeutungsweise Lastfahrzeuge 91, 92, 93 dargestellt, deren Gewicht mit Hilfe der Waagbrücke 90 ermittelt v/erden soll. Die Länge einer solchen Baustellenwaage liegt beispielsweise in einer Größenordnung von 40 bis 50 m. Die Waagbrücke 90 ist auf einer Lastkette gelagert, welche aus einer Aneinanderreihung einzelner Stell-Vorrichtungen 94 nach der Erfindung besteht. Jede dieser Stellvorrichtungen 94 umfaßt je einen Kraftzerlegungskeil 95 und je ein paar Gleitflächen aufweisende Stützelemente 96, 96*. Die Keile 95 sind durch Verbindungselemente, beispielsweise Kettenglieder 97 zu einer gemeinsamen Lastkette verbunden, welche an einem Ende die Kraftmeßeinrichtung 98 und das Stellglied 99 aufweist.

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In der Lastkette summieren sich die Einzellasten zu einer Gesamtlast, welche mit der Kraftmeßeinrichtung 98 angezeigt wird. Eine Waagbrücke kann beispielsweise auf mehreren parallelen Lastketten aufliegen, wobei jede Lastkette eine Kraftmeßeinrichtung 98 aufweist. Das zu ermittelnde Gesamtgewicht der Waagbrücke 90 setzt sich dann aus der Summe der von jeder Kraftmeß einrichtung 98 einer jeden Lastkette angezeigten Lasten zusammen.

Die Anordnung nach Fig. 8 hat für eine Waagbrücke 90 den exorbitanten Vorteil einer extrem niedrigen Bauweise sowie einer Auflagerung der Waagbrücke 90 auf einer Vielzahl von einzelnen hydrostatischen Stellvorrichtungen 94. Deshalb kann die Waagbrücke 90 im Verhältnis zu ähnlichen Waagbrücken nach dem Stand der Technik in extrem leichter Bauweise ausgeführt sein, da keine hohen Anforderungen an die Eigensteifigkeit der Waagbrücke 90 gestellt werden. Zudem bietet die Summierung einer größeren Anzahl identisch gleicher, einzelner hydrostatischer Stellvorrichtungen 94 nach dem Baukastenprinzip die Möglichkeit einer außerordentlichen Flexibilität in der Bauweise, zum Beispiel einer ganzen Typenreihe, indem eine

Verlängerung oder Verkürzung der Waagbrücke 90 mit einer mehr

gleichen

oder minder großen Anzahl von/hydrostatischen Stellvorrichtungen 94 gewissermaßen aus Normteilen nach dem Baukastenprinzip ohne konstruktive Änderung und ohne größere statische

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Berechnungen ausgeführt werden kann. Bei dieser unkomplizierten Bauweise wäre es ohne weiteres vorstellbar, eine mit Schienen ausgestattete Waagbrücke 90 von einer solchen Länge herzustellen, daß ein ganzer Güterzug von beispielsweise 100 m Länge und mehr darauf untergebracht und gewogen werden könnte.

Die Reihe der beispielhaften Anwendungsfälle soll mit Fig. abgeschlossen werden, welche die Aufnahme einer großen und schweren Einzellast, im vorliegenden Beispiel eines Hochofens 100 zeigt", welcher samt seinem Fundament 101 auf hydrostatischen Stellvorrichtungen 102 aufgebockt ist. Mit einer solchen Einrichtung bei entsprechend großen Keilen mit einer Konizität von beispielsweise 1 : 1000 wäre es denkbar und möglich, mit Hilfe der Erfindung das Betriebsgewicht eines voll im Einsatz befindlichen Hochofens 100 laufend zu registrieren.

Fig. 10 schließlich zeigt den konstruktiven Sonderfall einer hydrostatischen Stellvorrichtung nach der Erfindung mit zwei Keilen 103» 104. Im gezeigten Sonderfall mögen beide Keile mit identisch gleicher Konizität von beispielsweise 1 zu ausgestattet sein. Sie sind mit Wege-Anzeigevorrichtungen 1097, 109*ausgestattet. Zur Lastmessung genügt im gezeigten Beispiel

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die Anordnung einer Kraftmeßeinrichtung 105 sowie einer einzigen Ölzufuhrstelle 106. Die Vorrichtung umfaßt ferner die als Hand-Verstellspindeln 107, 108 rein schematisch dargestellten Stellglieder. Bei Verstellung von einem der beiden Keile 103 oder 104 um einen bestimmten Arbeitsweg ρ W wird ein Hub H von 1/10 des Arbeitsweges W ausgeführt. Die Last P wird entsprechend der Konizität der Keile im Verhältnis 1 ί 10 zerlegt. Das Besondere der Vorrichtung gemäß Fig. 10 liegt darin, daß infolge der Anordnung von zwei Keilen 103, 104 bei beidseitiger Verstellung um den gleichen Arbeitsweg W ein jedem dieser Arbeitswege W entsprechender Hub H im Endergebnis demnach ein doppelter Hub H bei gleicher Verstellkraft P erreicht wird. Die Vorrichtung umfaßt die Gleitflächen 110, 111, 112, 113, 114, 115.

Wie bereits mehrfach ausgeführt, ist das mit der Erfindung geschaffene neue Maschinenelement einer hydrostatischen Stellvorrichtung sowohl hinsichtlich der Bauart als auch hinsichtlich seiner Anwendungsmöglichkeiten nicht auf die gezeigten und beschriebenen Beispiele beschränkt. Es stellt vielmehr im Sinne eines echten Maschinenelementes eine in vieler Hinsicht zu variierende Funktionseinheit dar, deren Anwendungsbreite im weiten Feld der Technik in letzter Konsequenz unbegrenzt vielseitig ist. So sind unter anderem auch Anwendungen bei schweren spanabhebenden Werkzeugmaschinen an Stahlhaltern denkbar, wobei es von Vorteil ist, einerseits das

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Schneidwerkzeug exakt zu verstellen und andererseits die auf die Werkzeugschneide wirkende Kraft exakt nach Maßgabe dieser Verstellung messen zu können.

Ein weiterer Sonderfall ist dort gegeben, wo - wie im Falle einer Brammenwaage - zum Beispiel eine Wiegeeinrichtung aus einer Ruheposition mit fest aufgestützter Lastaufnahme-Bühne durch Anheben der Bühne in Arbeitsposition gebracht wird. Hierfür waren beim Stand der Technik getrennte Funktionseinheiten Hubwerk/Wägeeinrichtung nötig. Mit der Erfindung wird Heben und Wägen allein mit der hydrostatischen Stellvorrichtung ohne ein gesondertes Hubwerk ermöglicht.

Alle derartigen und weiteren Anwendungsfälle und Ausführungsvarianten fallen indessen untpr die Erfindung, sofern sie einem der geltenden Patentansprüche genügen.

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Claims

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Patentansürüche

Hydrostatische Stellvorrichtung, insbesondere zur Verstellung unter Last, dadurch gekennzeichnet, daß c.ie Vorrichtung mindestens einen Kraftzerlegungs-Keil (1, 32, 33, 49) aufweist, der über ein unter Druck angeführtes iluidos Arbeitsmedium in YTirkungs verbindung mit vorzugsweise einem Paar von Gleitflächen (4, 5, 13» 21) aufweisenden Stütziier.onten (2, 3, 37, 33, 51, 52, 53) steht, sowie mindestens ein Stellglied (17, 18, 19, 25, 31, 55) aufweist, und d&ß der Keil und das Stellglied (17, 18, 19, 25, 31, 55) in Reihe als Lastkstte angeordnet sind, und daß mindestens ein Stützolorrent (2) und das dem Keil (1) entgegengesetzte Ende (17,19) der Liiütkette in definiertem Abstand voneinander fest angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastkette mit einer Kraftmeßeinrichtung (16, 26, 57, 65, 75, 105) ausgestattet ist.
3. Vorrichtung nach dem Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lastkette eine Anzahl von mindestens zwei, vorzugsweise mehreren Keilen (95) sowie Stützelementen (96, 96«) aufweist.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (31, 66, 76) und/oder ein Keil (33, 103, 104) mit Mitteln zur Anzeige des Stellweges (34, 67, 71, 72, 103, 109) ausgestattet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Stellgliedes (17, 13, 19, 25, 31, 55, 66, 76) wahlweise mechanisch, elektromotorisch, hydromotorisch oder durch eine beliebige andere motorische Einrichtung erfolgt.
6. Vorrichtung nach einem dor Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Keile (32, 33, 49, 50, 103, 104) über ein Arbeitsmedium und Gleitflächen (110, 111, 112, 113, 114, 115) in Wirkungsverbindung miteinander stehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (32, 33) in annähernd senkrechten Ebenen miteinander in Wirkungsverbindung stehen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (103, 104) in annähernd parallelen Ebenen miteinander in Wirkungsverbindung stehen.

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9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Keile (32, 33) unterschiedliche Winkel aufweisen.
10. Vorrichtung nach den Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilwinkel und die Maßstabs der einem Keil (50) zugeordneten Wege-Skalen (58) einander entsprechen.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Stützelement (37, 37', 51» 53) sux der der Gleitfläche abgekelirten Seite schwenkbeweg-IiCh₁ vorzugsweise in einem Kugelgelenk (38, 51', 53') gelagert ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, _t gekennzeichnet durch die Anwendung auf die Verstell- und Kraftmeßeinrichtung eines Walzengerüstes (Fig. 6).
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeiclmet durch die Anwendung auf eine hydrostatische Lagerung, vorzugsweise eine aus mehreren Einzellagern bestehende La-

vorzugsweise gerung eines Rotationskörpers mitygroßem Durchmesser (Fig.7).
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Anwendung auf eine vorzugsweise mit Druck

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oder Zug arbeitende Prüfeinrichtung, vorzugsweise eine Material-Prüfeinrichtung (Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5).
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Anwendung auf vorzugsweise lange Viaagbrücken (Fig. 8).
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch die Anwendung auf Wiegevorrichtungen für mindestens ein extrem schweres Einseiobjekt (100), vorzugsweise in der Größenordnung von einigen hundert bis einigen tausend Tonnen Gewicht (Fig. 9).
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das schwöre Objekt (100) vorzugsweise auf einer größeren Anzahl von Stützelementen (102) gelagert ist (Fig. 9).

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